RU2041828C1

RU2041828C1 - Laser engraver

Info

Publication number: RU2041828C1
Application number: RU93048217A
Authority: RU
Inventors: А.К. Фаннибо; В.В. Никонов; В.А. Плесков; Э.С. Десятник
Original assignee: Международное акционерное технико-коммерческое общество "МАТЕКО"
Priority date: 1993-10-19
Filing date: 1993-10-19
Publication date: 1995-08-20

Abstract

FIELD: graphic information optical recording equipment. SUBSTANCE: laser engraver has system for automatic regulation of optimum position of laser radiation spot for focusing it on surface of form to be processed. The system operates on the feedback principle. System has two-zone photosensitive cell serving as detector and drive for carriage with focusing objective. Drive serves as output of the system. EFFECT: increased efficiency and wider capabilities. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области оптической записи графической информации и может быть использовано в полиграфии, в частности для изготовления фотоформ, печатных офсетных и флексографских форм, а также растровых валов, в фототелеграфии, оргтехнике, вычислительной технике, устройствах автоматического проектирования, в частности, для изготовления фотошаблонов. The invention relates to the field of optical recording of graphic information and can be used in printing, in particular for the manufacture of photoforms, printed offset and flexographic forms, as well as raster shafts, in photo telegraphy, office equipment, computer technology, automatic design devices, in particular for the manufacture of photomasks .

Известна лазерная гравировальная установка для изготовления клише [1] с применением лазера непрерывного действия, содержащая лазер, формный барабан с приводом вращения, систему плоских поворотных зеркал и фокусирующий объектив, жестко установленный на подвижной каретке, перемещающейся вдоль оси вращения формного барабана и служащей для продольного перемещения пятна лазерного излучения, сфокусированного на поверхности формного барабана. A known laser engraving installation for the manufacture of a cliche [1] using a continuous-wave laser, comprising a laser, a plate drum with a rotary drive, a system of flat rotary mirrors and a focusing lens rigidly mounted on a movable carriage moving along the axis of rotation of the plate drum and serving for longitudinal movement spots of laser radiation focused on the surface of the plate drum.

Недостаток этой установки отсутствие возможности проводить корректировку положения фокусирующего объектива относительно поверхности формного барабана с целью поддержания положения оптимальной фокусировки пятна лазерного излучения на поверхности формного барабана при смене формного материала на барабане. The disadvantage of this setup is the inability to adjust the position of the focusing lens relative to the surface of the plate drum in order to maintain the position of the optimal focusing of the laser spot on the surface of the plate drum when changing the plate material on the drum.

Прототипом является лазерная гравировальная машина [2] содержащая лазерный источник излучения, формный цилиндрический барабан, направляющую, параллельную оси вращения барабана, установленную на направляющей каретку для продольного перемещения пятна лазерного излучения, сфокусированного с помощью объектива на поверхности формного барабана, установленную на каретке для продольного перемещения дополнительную каретку, перемещающуюся перпендикулярно оси вращения формного барабана и содержащую фокусирующий объектив, микроскоп и ручной привод фокусирующего объектива. Микроскоп и ручной привод служат для корректировки наводки на резкость фокусирующего объектива каждый раз перед началом работы. The prototype is a laser engraving machine [2] containing a laser radiation source, a cylindrical shaped drum, a guide parallel to the axis of rotation of the drum mounted on the guide carriage for longitudinal movement of a laser spot focused using a lens on the surface of the plate drum mounted on the carriage for longitudinal movement an additional carriage moving perpendicular to the axis of rotation of the plate drum and containing a focusing lens, a microscope and manually drive the focusing lens. A microscope and a manual drive are used to adjust the focusing of the focusing lens every time before starting work.

Недостаток такой системы неудобство, связанное с необходимостью субъективного контроля положения фокусирующего объектива при каждой смене обрабатываемой формной пластины на формном барабане, что ухудшает воспроизводимость и качество лазерной записи на форме, а также снижает производительность процесса записи. The disadvantage of such a system is the inconvenience associated with the need for subjective control of the position of the focusing lens with each change of the processed plate on the plate drum, which affects the reproducibility and quality of laser recording on the form, and also reduces the performance of the recording process.

Цель изобретения повышение воспроизводимости процесса записи, улучшение качества фото- и печатных форм при их изготовлении на лазерной гравировальной машине и повышение производительности. The purpose of the invention is to increase the reproducibility of the recording process, improving the quality of photo and printing forms in their manufacture on a laser engraving machine and increasing productivity.

Указанная цель достигается тем, что в лазерной гравировальной машине, содержащей источник лазерного излучения, формный барабан с приводом вращения, направляющую, параллельную оси вращения барабана, установленную на ней каретку для продольного перемещения пятна лазерного излучения, сфокусированного на поверхности формного барабана с помощью объектива, систему поддержания положения оптимальной фокусировки пятна лазерного излучения на поверхности формного барабана, система поддержания положения оптимальной фокусировки пятна лазерного излучения на поверхности формного барабана выполнена в виде автоматического устройства и содержит оптическую часть, включающую точечный источник света, двухзонный фотоприемник света и оптическую систему для формирования изображения источника света на фотоприемнике, состоящую из первой фокусирующей линзы, установленной между источником света и поверхностью формного барабана, и второй фокусирующей линзы, установленной между поверхностью формного барабана и фотоприемником. Оптическая часть и объектив для формирования лазерного пятна жестко установлены на единой дополнительной каретке, соединенной с приводом ее перемещения перпендикулярно оси вращения формного барабана. Датчиком системы обратной связи является двухзонный фотоприемник, формирующий электрический сигнал, пропорциональный разности освещенностей его светочувствительных зон, а выходом привод дополнительной каретки. Величина рабочего хода Δ дополнительной каретки определяется соотношением: Δ ≅3h(L-f')cos i/f^,, где h сторона зоны поверхности фотоприемника, L расстояние между изображением источника света на поверхности формного барабана и второй фокусирующей линзой, f' фокусное расстояние второй фокусирующей линзы, i угол падения излучения после первой фокусирующей линзы.This goal is achieved by the fact that in a laser engraving machine containing a laser radiation source, a plate drum with a rotation drive, a guide parallel to the axis of rotation of the drum, a carriage mounted thereon for longitudinally moving a laser spot focused on the surface of the plate drum with a lens, the system maintaining the position of optimal focusing of the laser spot on the surface of the plate drum, a system for maintaining the position of optimal focusing of the laser spot radiation on the surface of the plate drum is made in the form of an automatic device and contains an optical part including a point light source, a dual-zone photodetector and an optical system for imaging a light source on a photodetector, consisting of a first focusing lens mounted between the light source and the surface of the plate drum, and a second focusing lens mounted between the surface of the plate drum and the photodetector. The optical part and the lens for forming the laser spot are rigidly mounted on a single additional carriage connected to the drive of its movement perpendicular to the axis of rotation of the plate drum. The feedback system sensor is a two-zone photodetector that generates an electrical signal proportional to the difference in the illuminance of its photosensitive zones, and the output of an additional carriage drive. The magnitude of the stroke Δ of the additional carriage is determined by the ratio: Δ ≅3h (L-f ') cos i / f ^, where h is the side of the surface area of the photodetector, L is the distance between the image of the light source on the surface of the plate drum and the second focusing lens, f' is the focal length the second focusing lens, i is the angle of incidence of radiation after the first focusing lens.

На фиг. 1 дана схема лазерной гравировальной машины; на фиг. 2 схема оптической части системы поддержания положения оптимальной фокусировки пятна лазерного излучения; на фиг. 3 схема двухзонного фотоприемника при симметричной и асимметричной засветке пятном, сфокусированным на его сенсорных поверхностях. In FIG. 1 is a diagram of a laser engraving machine; in FIG. 2 is a diagram of the optical part of a system for maintaining the optimal focusing of a laser spot; in FIG. 3 is a diagram of a two-zone photodetector with symmetric and asymmetric illumination by a spot focused on its sensor surfaces.

Устройство работает следующим образом. Лазерное излучение от источника 1, проходя через призму 5 и объектив 7, фокусируется в пятно необходимого размера на поверхности вращающегося формного барабана 2. Параллельно оси вращения барабана по направляющей 3 движется каретка 4 для продольного перемещения сфокусированного лазерного пятна вдоль образующей цилиндра формного барабана. На каретке для продольного перемещения размещена дополнительная каретка 6 с жестко установленными на ней фокусирующим объективом 7 и оптической частью системы поддержания оптимальной фокусировки 8. Дополнительная каретка 6 имеет возможность перемещения относительно каретки 4 в направлении, перпендикулярном оси вращения формного барабана 2, с помощью привода 9, укрепленного на каретке 4. В случае оптимальной фокусировки лазерного излучения на поверхности формного барабана оптическая часть системы поддержания оптимальной фокусировки обеспечивает симметричное освещение зон а и б фотоприемника 13. При уходе сфокусированного лазерного пятна из положения 14 оптимальной фокусировки в положения плоскостей 15 или 16 пятно на двухзонном фотоприемнике 13 смещается вправо в зону б при положении 15 или влево в зону а при уходе плоскости фокусировки в положение 16. В том и другом случаях освещенности зон а и б становятся различными, что изменяет величины соответствующих фототоков. На выходе фотоприемника находится устройство, которое формирует электрический сигнал, пропорциональный разности освещенностей зон а и б. На выходе дифференцирующего устройства сигнал имеет либо положительный, либо отрицательный знак. После усиления мощности этот сигнал поступает на привод 9 перемещения дополнительной каретки, являющийся выходом цепи обратной связи. Перемещение дополнительной каретки 6 приводит пятно лазерного излучения в положение 14 оптимальной фокусировки. Разностный электрический сигнал становится нулевым. Система обратной связи является стандартной [3]
Система поддержания положения оптимальной фокусировки характеризуется величиной допустимого рабочего хода Δ дополнительной каретки 6, в пределах которого достигается цель изобретения. Для оптической части системы поддержания положения оптимальной фокусировки на основании анализа фиг. 2 и 3 найдено следующее соотношение между Δ и параметрами элементов оптической части:
Δ ≅3h (L-f')cos i/f', где h сторона зоны поверхности фотоприемника;
L расстояние между изображением источника света на поверхности формного барабана 2 и второй фокусирующей линзой 12;
f' фокусное расстояние второй фокусирующей линзы 12;
i угол падения излучения точечного источника 10 света после первой фокусирующей линзы 11.The device operates as follows. Laser radiation from the source 1, passing through the prism 5 and the lens 7, is focused into a spot of the required size on the surface of the rotating plate 2. The carriage 4 moves parallel to the axis of rotation of the drum along the guide 3 to longitudinally move the focused laser spot along the generatrix of the plate. An additional carriage 6 is placed on the carriage for longitudinal movement, with a focusing lens 7 rigidly mounted on it and the optical part of the optimal focusing support system 8. The additional carriage 6 has the ability to move relative to the carriage 4 in a direction perpendicular to the axis of rotation of the plate drum 2, using drive 9, mounted on the carriage 4. In the case of optimal focusing of laser radiation on the surface of the plate drum, the optical part of the system for maintaining optimal focus on symmetric illumination of zones a and b of the photodetector 13 is sintered. When the focused laser spot moves away from position 14 of the optimal focus to the positions of the 15 or 16 planes, the spot on the dual-zone photodetector 13 shifts to the right in zone b at position 15 or to the left in zone a when the focus plane goes to position 16. In both cases, the illumination of zones a and b become different, which changes the magnitude of the corresponding photocurrents. At the output of the photodetector is a device that generates an electrical signal proportional to the difference in illumination of zones a and b. At the output of the differentiating device, the signal has either a positive or a negative sign. After amplifying the power, this signal is supplied to the drive 9 for moving the additional carriage, which is the output of the feedback circuit. The movement of the additional carriage 6 brings the spot of laser radiation to position 14 of the optimal focus. The differential electrical signal becomes zero. Feedback system is standard [3]
The system for maintaining the optimal focus position is characterized by the allowable working stroke Δ of the additional carriage 6, within which the objective of the invention is achieved. For the optical part of the optimal focus position maintaining system based on the analysis of FIG. 2 and 3, the following relation was found between Δ and the parameters of the elements of the optical part:
Δ ≅3h (L-f ') cos i / f', where h is the side of the surface area of the photodetector;
L is the distance between the image of the light source on the surface of the plate drum 2 and the second focusing lens 12;
f 'the focal length of the second focusing lens 12;
i the angle of incidence of the radiation of a point light source 10 after the first focusing lens 11.

При выходе дополнительной каретки за пределы, определяемые величиной Δ цель не достигается. When the additional carriage goes beyond the limits determined by the value of Δ, the goal is not achieved.

Изобретение позволяет повысить производительность и качество растрированных полиграфических форм, получаемых на лазерной гравировальной машине. The invention improves the productivity and quality of rasterized printing forms obtained on a laser engraving machine.

Claims

LASER ENGRAVING MACHINE containing a laser radiation source, a plate drum with a rotation drive, a guide parallel to the axis of rotation of the drum, a carriage mounted on it for longitudinal movement of the laser spot focused on the surface of the plate drum with a lens, a system for maintaining the optimal focusing position of the laser spot on the surface of the plate drum, characterized in that the system for maintaining the optimal focusing position of the laser spot with holds an optical part including a point light source, a two-zone photodetector and an optical system for imaging a light source on a photodetector, consisting of a first focusing lens mounted between the light source and the surface of the image drum and a second focusing lens mounted between the surface of the image drum and the photodetector while the optical part and the lens for forming the laser spot are rigidly mounted on a single additional carriage connected to the drive displacements perpendicular to the axis of rotation of the printing drum, and a feedback system, which is a dual zone sensor photodetector generates an electrical signal proportional to the difference in its illumination of photosensitive areas, and a yield is further drive the carriage, and the magnitude of the additional stroke Δ is defined by the carriage
D ≅ 3h (Lf ′) cos i / f ′,
where h is the side of the surface area of the photodetector;
L is the distance between the image of the light source on the surface of the plate drum and the second focusing lens;
f ′ focal length of the second focusing lens;
i angle of incidence of radiation after the first focusing lens.